REMOÇÃO DE DETERGENTES EM EFLUENTES DE USINA ELÉTRICA A GÁS POR TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Ambiental

Autores

Xavier, C.R. (UTFPR) ; Wambier, M.M. (UTFPR)

Resumo

A Usina Elétrica a Gás de Araucária (UEGA) utiliza água do Rio Iguaçu em seu processo, essa água possui alta carga de detergente (alquilbenzeno sulfonato linear - LAS), gerando espuma na torre de resfriamento. O objetivo desse trabalho foi remover o detergente empregando tratamento físico-químico de coagulação/floculação/sedimentação com sulfato de alumínio. As seguintes análises físico-químicas foram empregadas para caracterizar o efluente: DQO, turbidez, sólidos dissolvidos totais e concentração de LAS. Na determinação do pH e da concentração ótima de sulfato de alumínio, constatou-se que o pH 7 e a concentração de 400 mg/L de coagulante removeram com eficiência de aproximadamente 50% o LAS .

Palavras chaves

remoção de detergente; coagulação/floculação/sed; sulfato de alumínio

Introdução

A Usina Elétrica a Gás de Araucária (UEGA) emprega um grande volume de água, proveniente do Rio Iguaçu, para a geração de vapor e para reposição das perdas do sistema de resfriamento aberto. Porém essa água possui alta carga de detergentes que não são completamente removidos na ETA Industrial da Sanepar. Na torre de resfriamento a queda da água no reservatório provoca a agitação da mesma formando espumas que causam incômodos operacionais. Os detergentes são produzidos com tensoativos aniônicos, como o alquilbenzeno sulfonato linear (LAS) um composto orgânico anfifílico, ou seja, possui uma região hidrofílica e uma região hidrofóbica (PENTEADO, SEOUD e CARVALHO, 2006). Usualmente são empregados tratamentos físico-químicos para o tratamento de efluentes industriais e domésticos com elevadas concentrações de detergentes (LAS) e surfactantes. As técnicas físico-químicas incluem adsorção, absorção, osmose inversa, incineração, oxidação, coagulação/floculação, sedimentação e flotação (Carvajal Muñoz, 2011). No presente trabalho se determinou a melhor condição para remoção de detergente presente no efluente da usina termoelétrica. A técnica de remoção aplicada foi a coagulação/floculação/sedimentação, empregando sulfato de alumínio, Al2(SO4)3, em sistema Jartest.

Material e métodos

Para a determinação da concentração de surfactantes aniônicos, mg/L, é a disponibilizada pelo kit 1.14697.0001 da Merck. Esse método é semelhante ao APHA 5540 C, extração de surfactantes aniônicos com cloroformio e reação com azul de metileno para determinação por espectrofotômetro (APHA, 2005; MERCK, 2013). A turbidez, em NTU, foi determinada no turbidímetro (PoliControlAP 2000), com o efluente não filtrado(APHA, 2005). Os sólidos dissolvidos totais das amostras foram determinadas com o auxílio de um condutímetro, os valores dado pelo equipamento foram multiplicados pelo fator 0,9 para dar a resposta em mg/L, a leitura foi realizada em duplicata. Para a determinação da DQO o efluente filtrado em membrana de nitrato de celulose de 0,45 µm foi lido no Espectrofotômetro UV-Vis (VarianCary 50), a análise foi realizada em duplicata (APHA, 2005). O tratamento de coagulação/floculação/sedimentação do efluente foi realizado em Jartest, analisando primeiro o pH ideal, onde 5 dos 6 jarros com amostra e 500 mg/L de coagulante Al2(SO4)3, tiveram o pH ajustados para 4, 5, 6, 7 e 8. As soluções foram agitadas a 120 rpm por 1 minuto e depois a 20 rpm por 15 minutos. Depois da agitação lenta as soluções foram deixadas em repouso por 30 e 60 minutos para ocorrer a sedimentação. Em cada tempo de sedimentação, 30 e 60 minutos, foram coletados 300 mL de amostra de cada jarro para as análises físico-químicas de LAS, DQO, turbidez e sólidos dissolvidos totais. O pH mais eficiente na remoção do LAS foi empregado na segunda parte do experimento, onde foi determinada a concentração ótima de coagulante. Em cada jarro foram adicionadas as seguintes concentrações de Al2(SO4)3: 0, 250, 400, 500, 750 e 1000 mg/L. Os tempos de agitação e sedimentação foram os mesmos do primeiro teste.

Resultado e discussão

O efluente apresenta as características mostradas na Tabela 1, esses valores são médias das coletas. No teste a maior formação de sedimento nos pH 6, 7 e 8, a melhor remoção de LAS foi exatamente nesses pH, como mostrado na Figura 1. Esses pH normalmente apresentam melhor remoção no tratamento de águas residuárias, mostrado por MATOS et al. (2007) e aplicado por GONZALEZ-TORRES et al. (2014). A média de remoção de LAS nos pH 6 a 8 foi 30%. A DQO é apresentada nos gráficos da Figura 2, as melhores remoções foram nos pH 6 a 8. Para os sólidos todos os valores apresentaram um acréscimo comparado ao valor do efluente, isso pelo fato da medida ser feita com base na condutividade. A dissociação iônica do ácido sulfúrico, hidróxido de sódio e coagulante elevam a condutividade lida e consequentemente o valor de sólidos. Os valores de turbidez também aumentaram, devido aos flocos suspensos na solução. Levando em consideração os resultados e a média do pH do efluente, que fica por volta de 7, este foi estabelecido como o pH para remoção de LAS. Determinado o pH, foi avaliada a melhor concentração de Al2(SO4)3. Os dados do LAS são mostrados na Figura 3, onde a concentração de 400 mg/L se mostrou boa para remoção. Os gráficos da Figura 4 mostram os valores de DQO, a mesma concentração se mostrou eficiente. Os sólidos aumentam com a concentração de Al2(SO4)3 devido a dissociação do mesmo. Neste caso, 400 mg/L pode ser considerado por não elevar muito o valor de sólidos, aproximadamente 10 %. A turbidez apresentou aumento com a concentração devido à suspensão dos flocos, isso não era desejável, pois de acordo com MATOS et al. (2007) quanto mais coagulante, menor a turbidez. Porém na literatura o efluente tratado possui turbidez alta, enquanto o efluente desse trabalho era baixa.

Tabela de caracterização físico-química do efluente da torre de resfriamento. E gráficos do LAS e DQO nos pH 4 a 8, com as respectivas remoções.


Gráficos do LAS e DQO mas concentrações de 250, 400, 500, 750 e 1000 mg/L de sulfato de alumínio, com as respectivas remoções.

Conclusões

A melhor condição para o tratamento do efluente da torre de resfriamento da usina termoelétrica é utilizando pH 7 e concentração de 400 mg/L de sulfato de alumínio, pois apresentam uma boa remoção do surfactante ao mesmo tempo que utiliza uma quantidade inferior de reagentes para ajuste de pH e de coagulante. Apesar da remoção, ocorre um aumento na concentração de sólidos dissolvidos totais e na turbidez, problema esse que pretende ser corrigido com a filtração, que será testada futuramente.

Agradecimentos

O presente trabalho só foi possível com o apoio da Universidade Tecnológica Federal do Paraná e Usina Elétrica a Gás de Araucária, essa que forneceu o efluente e alguns i

Referências

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10664Águas - Determinação de resíduos(sólidos) - Método gravimétrico.Rio de Janeiro, 1989.

APHA. Standard Methods for the examination of water and wastewater. 20th ed. Washington: American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environmental Federation, 2005.

CARVAJAL MUÑOZ, J. S. Fotocatálisis heterogénea para el abatimiento de tensoactivos aniónicos en aguas residuales. Producción + Limpia, v. 6, n. 2, p. 92-107, 07 2011. ISSN 1909-0455. Disponível em: <<Go to ISI>://SCIELO:S1909-04552011000200009 >.

GONZALEZ-TORRES, A. et al. Examination of the physical properties of Microcystis aeruginosa flocs produced on coagulation with metal salts. Water Research, v. 60, p. 197-209, Sep 2014. ISSN 0043-1354. Disponível em: < <Go to ISI>://WOS:000337861600018 >.

MATOS, A. T.; Cabanellas, C. F. G.; Cecon, P. R.; Brasil, M. S.; Mudado, C. S. Efeito da concentração de coagulantes e do pH da solução na turbidez da água, em recirculação, utilizada no processamento dos frutos do cafeeiro. Engenharia Agrícola, v. 27, n. 2, p. 544-551, 08 2007. ISSN 0100-6916. Disponível em: <<Go to ISI>://SCIELO:S0100-69162007000300025 >.

MERCK. Surfactants (anionic) Cell Test. Disponível em: <http://www.merckmillipore.com/BR/pt/product/Kit-Surfactante-ani%C3%B4nico-0%2C05-2%2C0mgl-MBAS%2C-25-unidades%2C,MDA_CHEM-102552#documentation>. Acessado em 8 de fev. 2015.

PENTEADO, J. C. P.; SEOUD, O. A. E.; CARVALHO, L. R. F. Linear alkylbenzene sulfonates: Chemistry, environmental impact and analysis. Quimica Nova, v. 29, n. 5, p. 1038-1046, Sep-Oct 2006. ISSN 0100-4042. Disponível em: <<Go to ISI>://WOS:000240551700025 >.
(Gonzalez-Torres et al., 2014)